Пассивные и активные компоненты
К пассивным компонентам относятся резисторы R, конденсаторы C, катушки индуктивности L, трансформаторы, кварцевые резонаторы и др. Они описаны в электротехнической и радиотехнической литературе. Пассивные компоненты не способны усиливать сигналы, но они могут преобразовывать их. Например, RC- и RL-цепи могут дифференцировать и интегрировать сигналы, отделять их постоянную составляющую от переменной и т.д.
Для построения большинства электронных схем (в том числе логических для ЭВМ, триггеров и т.д.) нужны активные электронные компоненты, способные усиливать электрические сигналы, генерировать и переключать их. К активным компонентам ныне относятся транзисторы и иные многочисленные приборы, а также интегральные схемы.
Многие помнят из школьного курса физики, что первые транзисторы были биполярными. Они представляли собой в разрезе как бы трехслойный пирог в виде структуры p-n-p или n-p-n (p и n это области соответственно с дырочной и электронной проводимостями). Средний слой именовался базой, а крайние были, соответственно, эмиттером и коллектором. Ток базы позволял управлять более сильным током в цепи эмиттер-коллектор.
Биполярные транзисторы и сейчас широко используются в усилительных и импульсных устройствах, в источниках электропитания и в других устройствах. Однако в микросхемах для компьютеров ныне они практически полностью вытеснены полевыми транзисторами.
Рис. 1.9. Структура полевого транзистора интегральной схемы (источник Intel)
Нормально носителей в канале нет, и он почти не проводит ток.
Точнее, через него течет малый ток утечки. Но если на затвор подать положительное напряжение, то в силу явления электростатической индукции в канале появятся электроны – частицы с отрицательной полярностью заряда. Двигаясь от истока к стоку, они создают ток в цепи сток-исток.
Нетрудно понять, что чем больше напряжение на затворе, тем больше будет ток в цепи сток-исток. Однако существует некоторое пороговое напряжение на затворе, ниже которого канал теряет проводимость, то есть прибор закрывается. Входной ток полевого транзистора ничтожно мал, поскольку затвор отделен от остальной структуры транзистора слоем подзатворного диэлектрика.
Таким образом, полевой транзистор, кстати, как и биполярный, может выполнять как функции регулятора тока и усилительного элемента, так и просто ключа – устройства, пропускающего или не пропускающего ток в зависимости от напряжения на входе (затворе). Входное сопротивление полевого транзистора очень велико, но он имеет междуэлектродные емкости, ограничивающие скорость его переключения.
Канал, кстати, может быть индуцированным (т.е. нормально не проводящим ток, как в приведенном выше случае) или встроенным (нормально проводящим ток). К тому же он может быть как n- так p-типа (сейчас в основном применяются n-канальные полевые транзисторы). Такое разнообразие приборов позволяет использовать их для создания схем с различной полярностью питающего напряжения, активных элементов усилителей или просто резисторов, но с очень малыми размерами.
